Mengoptimalkan Sistem Daya: Operasi Paralel Trafo 1 Fasa dan 3 Fasa

Kebutuhan dan Kondisi Sambungan Paralel Trafo

Dalam jaringan sistem daya, trafo digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan. Daya trafo dipilih berdasarkan beban yang dibutuhkan. Namun, beban yang dibutuhkan terus meningkat dari waktu ke waktu. Untuk memenuhi kebutuhan beban tambahan, kita perlu mengganti trafo yang ada dengan trafo kapasitas lebih tinggi atau menambahkan trafo tambahan yang disambungkan paralel dengan trafo yang ada.

• Terkait: Operasi Paralel Generator DC

Cara yang lebih hemat untuk memenuhi kebutuhan beban adalah dengan menyambungkan trafo kedua secara paralel dengan trafo yang ada.

Kebutuhan Operasi Paralel Trafo

Operasi paralel trafo diperlukan karena beberapa alasan berikut.

• Untuk menyediakan beban dengan kapasitas lebih besar pada trafo yang ada, kita perlu menyambungkan trafo kedua secara paralel dengan trafo yang ada.
• Selama pemeliharaan, trafo kedua digunakan untuk mempertahankan kelancaran suplai kepada konsumen. Ini meningkatkan keandalan sistem.
• Saat satu trafo dalam kondisi kerusakan atau gagal beroperasi karena alasan apa pun, trafo kedua digunakan untuk menyediakan suplai dan menghindari gangguan daya.

Kondisi Operasi Paralel Trafo

Untuk memastikan operasi paralel trafo yang berhasil, kondisi berikut harus terpenuhi.

• Gulungan primer kedua trafo dirancang dengan baik untuk tegangan dan frekensi sistem suplai.
• Kedua trafo disambungkan dengan polaritas yang sama. Jika polaritas tidak cocok, ada risiko kortslit. Oleh karena itu, saat menyambungkan kedua trafo secara paralel, polaritas kedua trafo harus cocok.
• Rasio lilitan (rasio transformasi) kedua trafo harus identik. Ini berarti daya tahan tegangan gulungan primer dan sekunder harus identik. Jika rasio lilitan tidak sama, operasi paralel trafo masih mungkin. Namun, beberapa arus circulated akan mengalir dalam kondisi beban nol. Dan ini akan menciptakan kondisi beban yang tidak seimbang.
• Untuk menghindari arus circulated, rasio X/R harus sama. Ini berarti segitiga impedansi harus identik untuk kedua trafo. Jika rasio X/R tidak sama, kedua trafo akan beroperasi pada daya daya yang berbeda.
• Ketika kedua trafo memiliki daya kVA yang berbeda, impedansi setara bersifat berbanding terbalik dengan daya kVA masing-masing (diabaikan arus circulated).

Operasi Paralel Trafo 1 Fasa

Dua trafo 1 fasa dapat disambungkan paralel seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, gulungan primer kedua trafo disambungkan dengan bus bar suplai dan gulungan sekunder kedua trafo disambungkan dengan bus bar beban. Dengan cara ini, kita dapat menyambungkan dua atau lebih trafo secara paralel dan melebihi kapasitas trafo.

Saat menyambungkan trafo secara paralel, polaritas trafo harus cocok. Jika tidak, akan menyebabkan kortslit dan dapat merusak trafo.

Kondisi Ideal

Dalam kondisi ideal, kita asumsikan kedua trafo memiliki rasio tegangan yang sama dan rasio lilitan yang sama. Jadi, segitiga impedansi kedua trafo identik dalam bentuk dan ukuran. Diagram fasor untuk kondisi ini seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Dimana,

• E = Tegangan sekunder beban nol masing-masing trafo
• V₂ = Tegangan klem sekunder (beban)
• V₁ = Tegangan klem primer (suplai)
• I_A = Arus yang disuplai oleh trafo-1
• I_B = Arus yang disuplai oleh trafo-2
• I = Arus total

Seperti yang ditunjukkan pada diagram fasor, arus beban total (I) tertinggal di belakang V₂ dengan sudut ф. Dan arus I_A dan I_B dari masing-masing trafo dalam fase dengan arus total (I).

Dan arus individual (I_A dan I_B) untuk setiap trafo adalah;

Demikian pula, arus I_B diturunkan sebagai;

Rasio Tegangan Sama

Asumsikan bahwa trafo memiliki rasio tegangan yang sama. Jadi, tegangan beban nol kedua trafo sama (E_A = E_B = E). Dalam kondisi ini, tidak ada arus yang mengalir antara dua trafo. Rangkaian setara untuk kondisi ini seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Dimana,

• E_A, E_B = Tegangan beban nol
• Z_A, Z_B = Impedansi
• I_A, I_B = Arus sekunder masing-masing trafo
• V₂ = Tegangan klem
• I = Arus total

Di sini, impedansi kedua trafo disambungkan paralel. Oleh karena itu, impedansi total Z_AB adalah;

Diagram vektor untuk kondisi ini seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Di sini, arus I_A dan I_B tidak dalam fase. Oleh karena itu, arus total yang disuplai ke beban adalah penjumlahan fasor dari I_A dan I_B. Dan arus total (I) seperti yang ditunjukkan pada diagram vektor. Di sini, kita asumsikan bahwa tegangan beban nol setiap trafo sama dan dalam fase pada diagram vektor.

Demikian pula,

Asumsikan Q_A dan Q_B adalah daya yang dikonsumsi oleh masing-masing trafo.

Q_A = V₂ I_A dan Q_B = V₂ I_B

Daya total yang dikonsumsi oleh kedua trafo adalah Q;

Q = V₂ I

Sekarang,

Demikian pula,

Oleh karena itu, Q_A dan Q_B diperoleh dalam besaran dan dalam fase dari persamaan vektorial di atas.

Rasio Tegangan Tidak Sama

Jika rasio transformasi tidak sama untuk kedua trafo, tegangan sekunder beban nol tidak sama. Dalam kondisi ini, sejumlah arus akan mengalir antara trafo dalam kondisi beban nol. Arus ini dikenal sebagai arus circulated I_C.

Diagram vektor untuk kondisi ini seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

EMF beban nol kedua trafo tidak sama dalam kondisi ini. Oleh karena itu,

E_A = I_A Z_A + I Z_L

E_B = I_B Z_B + I Z_L

Dimana,

Z_L = impedansi beban

I = I_A + I_B dan V₂ = I Z_L

Jadi,

E_A = I_A Z_A + (I_A + I_B) Z_L

E_B = I_B Z_B + (I_A + I_B) Z_L

Kurangkan persamaan di atas;

E_A – E_B = I_A Z_A – I_B Z_B

(E_A – E_B) + I_B Z_B = I_A Z_A

Masukkan nilai I_A dalam persamaan E_B;

Demikian pula,

Sekarang, masukkan nilai arus total (I) dalam persamaan tegangan klem V₂;

Impedansi trafo (Z_A dan Z_B) selalu lebih kecil dari impedansi beban Z_L. Jadi, untuk menyederhanakan persamaan, kita abaikan Z_A Z_B dibandingkan dengan Z_L(Z_A+Z_B).

Operasi Paralel Trafo 3 Fasa

Dalam trafo 3 fasa juga, kita dapat menyambungkan dua atau lebih trafo secara paralel untuk meningkatkan kapasitas beban. Kondisi yang diperlukan dalam operasi paralel trafo 3 fasa sama dengan trafo 1 fasa. Selain itu, ada beberapa kondisi yang harus diikuti.

• Urutan fasa kedua trafo sama dan diverifikasi oleh indikator urutan fasa.
• Pergeseran fasa antara gulungan primer dan gulungan sekunder harus sama.
• Semua trafo yang digunakan dalam bank trafo harus jenis trafo yang sama (tipe inti atau cangkang).
• Saat menghitung rasio tegangan, pertimbangkan tegangan garis. Dan pertahankan rasio tegangan yang sama.

Harus ada rasio tegangan antara tegangan klem primer dan sekunder. Ini menunjukkan bahwa rasio tegangan ini tidak sama dengan rasio jumlah lilitan per fasa. Misalnya, jika V₁ dan V₂ adalah tegangan klem primer dan sekunder masing-masing, maka rasio lilitan untuk sambungan Bintang / Segitiga (Y-Δ) adalah:

Diagram rangkaian operasi paralel trafo 3 fasa seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Gulungan primer dan sekunder kedua trafo (T1 dan T2) disambungkan seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Di sini, klem b dan c dari gulungan sekunder disimpan fleksibel dan disambungkan dengan voltmeter untuk keperluan pengujian. Jika kedua voltmeter menunjukkan nol, polaritasnya benar. Jika voltmeter menunjukkan dua kali tegangan fasa, polaritasnya salah.

Tulisan Terkait:

• Fasing Trafo: Notasi Titik dan Konvensi Titik
• Sistem Pemadam Kebakaran Trafo – Penyebab, Jenis & Persyaratan
• Trafo Arus (CT) – Jenis, Karakteristik & Aplikasi
• Autotrafo – Jenis, Operasi, Keuntungan dan Aplikasi
• Apa itu Trafo Potensial (PT)? Jenis & Cara Kerja Trafo Tegangan
• Perlindungan dan Kerusakan Trafo Daya
• Kinerja Trafo & Parameter Listrik
• Bahan Isolasi Trafo dalam Trafu Tenggelam Minyak & Tipe Kering
• Aplikasi Trafo
• Kerugian Trafo – Jenis-Jenis Kerugian Energi dalam Trafo
• Persamaan EMF Trafo
• Sambungan Segitiga Terbuka Trafo
• Rumus dan Persamaan Trafo
• Simbol Trafo Listrik – Simbol Trafo Garis Tunggal